JPS59185305A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は撮影レンズからの光束を分割して複数個の受光
素子アレイ上に導き、各受光素子アレイからの出力を比
較することにより焦点検出を行なう焦点検出装置に関す
る。

（１） 従来、撮影レンズからの光束を複数個の受光素子アレイ
に導く光学系においては、光を取り入れる開口は不要な
光束はできる限り通さず、かつ受光素子へ向かう光束が
けられることのないように設けられていた。これは不要
な光束が多いと乱反射による迷光が有害光となることお
よび必要な光束がけられると受光素子面照度が低下し、
輝度の低い像に対する検出性能が劣化するためである。

しかし、従来のこのような焦点検出装置においては、受
光素子アレイ間での出力が不安定になる場合があること
が判明した。すなわち受光素子アレイ間にセツティング
誤差がある場合、各受光素子アレイに向かう光束のうち
、共通部分による像はいずれの受光素子アレイ上にも結
像するが、そうでない部分については、一方の素子アレ
イ上には結像するが、他方には結像しない光束が存在す
る。

したがって各受光素子アレイからの出力には被写体像の
異なる部分からの出力が混入するため出力が不安定とな
り、これら出力を使用して演算した結果の信頼性が低下
する。しかも、この出力差は（２） 定量的な差ではなく、一方の素子アレイからは検出され
るが、他方からは検出されない結果となるため、焦点検
出結果が著しくずれる場合があり、いわゆる誤動作を生
じる。しかも従来の方法でこの原因を解消しようとすれ
ば、各受光素子アレイを所定位置に誤差なく完全に設置
する必要があり、このため製造上の組立調整が難しく製
造工数の増大ひいては製品価格の上昇が避けられなかっ
た。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述の如き欠点を解消すべく、各受光
素子アレイの設置にある程度誤差があっても誤作動を生
ずることがなく、安定して高精度の焦点検出を行なうこ
とのできる焦点検出装置を提供するととにある。

（発明の概要） 本発明は、対物レンズからの光束な少なくとも２つに分
割し、各分割光束をそれぞれ所定の位置で受光する少な
くとも２つの受光素子アレイを有し、該受光素子プレイ
からの出力信号の比較により焦点検出を行なう焦点検出
装置において、核分（３） 割光束の共通光路中に光束制限部材として開口を有する
遮光部材を配置し、該遮光部材による前記受光素子アレ
イ上での遮光領域の間隔が該受光素子アレイの受光領域
幅より小さくなるよう光束を制限する構成としたもので
ある。すなわち、本発明は、複数の受光素子アレイに向
う光束の共通光路中に開口部を有する遮光部材を設け、
この共通遮光部材により受光素子アレイを少なくともそ
の幅方向において、ケラレを生ずる程度に光束を制限す
るものであり、これにより受光素子アレイ自体の位置が
多少ずれていても撮影レンズからの光束については共通
領域の光束のみを、各受光素子アレイが受光するので、
誤作動を生ずる恐れが少なくなるのである。

上記のごとき本発明の構成及びその作用効果を一実施例
に基づいて従来技術と比較してμ下に説明する。

第１図Ａは本発明を瞳分割による位相差法を用いた焦点
検出装置に適用した光学系の一例を示す概略平面図であ
り、第１図Ｂはその概略側面図で（４） ある。図示のごとく、撮影レンズ（Ｌ、）による焦点面
（工、）の後方に焦点検出用の２つの結像レンズ（Ｌ、
）（Ｌ、）が互いの光軸がほぼ焦点面（■６）上で交れ
るごとく撮影レンズ（Ｌ、）の光軸に関して対称に配置
されている。２つの結像レンズ（Ｌ、）　（Ｌ、）の結
像面にはそれぞれ受光素子アレイ（Ｄ、）　（Ｄ、）が
配置されており、これらの受光素子アレイからの出力信
号の比較により焦点検出がなされる。ここで焦点面（Ｌ
）の近傍には第１図Ｃの平面図に示すごとく、矩形の開
口（Ｓａ）を有する遮光部材（■が配置されており、こ
れにより受光素子アレイ（Ｄ、）（Ｄ、）が受光する光
束を制限している。すなわち、遮光部材（Ｓ）の矩形開
口（Ｓａ）の長さｔ及び幅Ｗは共に受光素子アレイ（Ｄ
、）　（Ｄ、）に対応する矩形領域のそれらより小さく
、各受光素子アレイ（Ｄ、）　（Ｄ、）上の周縁部に矩
形開口の像が投影されるように構成されている。

第２図は、第１図Ａ、Ｂに示しだ実施例の構成において
、実際に２つの受光素子アレイが設置された場合に遮光
部材（Ｓ）の位置における各受光素子アレイ（Ｄ、）　
（Ｄ、）に対応する光束の領域を重ね合せだ平面図の一
例である。２つの受光素子アレイにそれぞれ対応する領
域（Ｄ、’）　（Ｄ、’）よりも遮光部材の開口の方が
小さく、両受光素子アレイ（Ｄ、）（Ｄ、）に達する光
束は共通なものであるだめ各受光素子アレイにかなりの
設置誤差がない限り焦点検出に誤差を生ずることがない
。比較のため第３図に示すごとく、２つの受光素子アレ
イに対応する光束領域よりも大きな開口（ＳＡ）を設け
た場合について説明する。第３図Ａは説明のため２つの
受光素子アレイの設置誤差をかなり誇張しており、それ
ぞれ５つのセグメントを有する１次元アレイであるとし
、矩形開口（ＳＡ）と、各受光素子アレイに向かう光束
が開口面を通る位置を示したものである。第３図Ａで領
域（Ｄ、’）を通る光束は受光素子アレイ（Ｄ、）に向
かう。開口（ＳＡ）は２つの領域（Ｉ）、／、　Ｄ、勺
のいずれの光束をも遮ることがない。いま、点ａを通る
光束を考えるとり、上に到達するとともにり、上にも到
達する。−４だ、点すおよび点Ｃを通る光束はり、上に
はいずれも結像するが、Ｄ１上には結像しない。

また点ｄおよび点ｅを通る光束はり、上には結像するが
り、上には結像しない。各々の点について素子の出力を
示したものが第３図Ｂである。第３図Ｂでａからｅは順
に各点についての各セグメントからの出力を示し、上段
は素子アレイＤ、の出力を示し、下段はＩ入のそれであ
る。これより２つの受光素子アレイ（Ｄ、）　（Ｄ、）
が所定の位置よりずれてセツティングされるだけで出力
が大きく異なる場合のあることがわかる。

第２図に示したごとき本発明の構成によれば、点ａに対
する第３図Ｂの出力信号（ａ）のようなセグメントのズ
レまでは除くことができないが、点５〜点ｅのごとく一
方の受光素子アレイのみに片寄って到達する光束が除去
されるだめ、第３図Ｂの出力信号（ｂ）〜（ｅ）のごと
き不要な信号を発する恐れはない。第２図に示した如く
受光素子アレイの全周にわたって開口遮光部の影ができ
ておれば、はぼ完壁に共通の光束のみで測距を行なうこ
とができるが、一部のみでも各素子アレイに共通でない
光束を除去する効果はある。特に一般に受光素子アレイ
は、アレイの長手方向については不要なセ（７） グメントからの出力を無視することによって共通でない
光束の影響をセグメント単位で除去できるが、例えば１
次元アレイの場合、受光素子面上でアレイ方向と直交す
る方向、すなわちアレイの幅方向についてはセグメント
単位で積分された単一の出力となるため、信号処理系に
よっては受光幅を実質的に調節することができない。よ
って受光素子アレイを矩形と見なした場合、少なくとも
その幅方向については、開口部によって光束を制限して
おくことが必要である。

第４図は本発明による焦点検出装置を一眼レフカメラに
応用した実施例の概略斜視図である。撮影レンズ（Ｌ、
）を通過する物体からの光束はクイックリターンミラー
（１）により反射され焦点板（２）上に収束され、ここ
に物体像が形成される。焦点板（２）上の像はフィール
ドレンズ（３）、ペンタダノ・プリズム（４）を介して
接眼レンズ（５）及びフィルター（６）を通して撮影者
により観察される。フィールドレンズ（３）とペンタダ
ハプリズム（４）との間に配置されたビームスプリッタ
−（７）はそのほぼ中央に斜設された（８） 半透過面（７ａ）を有し、ここで部分的に反射される光
束によって焦点検出がなされる。ビームスプリッタ−（
７）の半透過面（７ａ）で反射された光束はフィルター
（８）を通り、三角プリズム（９）の２つの反射面によ
り２分割されて、一方の光束は第１結像レンズ（Ｌ、）
、反射鏡（１０）を介して第１受光部材（１２）上に集
光され、他方の光束は第２結像レンズ（Ｌ、）、反射鏡
（１１）を介して第２受光部材（１３）上に集光される
。第１結像レンズ（Ｌ、）と第２結像レンズ（Ｌ、）と
の光軸は実質的に焦点板（２）の中央部で交わるごとく
構成されており、焦点板（２）の中心部の物体像が第１
受光部材（１２）と第２受光部材（１３）上にそれぞれ
再結像され、各受光部材上の受光素子アレイからの出力
信号の比較・演算により位相差法の焦点検出がなされる
。ここで、焦点板（２）の中央部には、第５図の拡大平
面図に示すごとく、矩形開口（２１ａ）を形成する遮光
部（２１）が設けられておす、遮光部（２１）の像が第
１及び第２受光部材（１２）　（１３）上に物体像と重
複して形成される。遮光部（２１）が形成する矩形開口
の像の幅は各受光素子のアレイ幅より（９） 小さく、各受光部材の受光素子アレイの受光幅を制限し
ている。第６図は焦点板（２）の遮光部（２１）上に、
第１結像レンズ（Ｉ、、）及び第２結像レンズ（Ｌ、）
とに関してそれぞれ共役な第１受光部材の第１受光素子
アレイ（Ｄｌ）の対応領域（Ｄ、’）と第２受光部材の
第２受光素子アレイ（Ｄｌ）の対応領域（Ｄ、’）とを
重複して示した概略平面図である。この図に示したごと
く、各受光素子アレイの対応領域（Ｄ、’）　（Ｄ、’
）よりも矩形開口＜２１ａ）の幅が小さく構成されてお
り、各受光素子アレイの設置誤差により各対応領域が図
示のごとくずれている場合にも遮光部（２１）が形成す
る矩形開口部（２１ａ）により各受光素子アレイの対応
領域の幅方向について、共通な領域からのみの光束が各
受光素子アレイに達するため、各受光素子アレイからの
出力信号の比較による焦点検出の精度を向上させること
ができる。

また、上記の実施例では第６図に示したごとく焦点板（
２）ｌの遮光部（２１）自体が矩形でありその内周（２
Ｔｏ）が矩形開口（２１ａ）を形成している。遮光部（
２１）の外周（２１ｃ）は、各受光素子プレイの対応領
（１０） 域（Ｄ１′）　（Ｄ、）を囲むような構成であり、遮光
部（２１）の外周（２１Ｃ）の幅は各受光素子アレイの
対応領域の幅より大きい。すなわち、遮光部（２１）の
内周（２１ｂ）と外周（２１Ｃ）との間に各受光素子ア
レイ対応領域の長辺が存在しておす、遮光部の内周（２
１ｂ）と外周（２１ｃ）との間隔は受光素子アレイの設
置誤差に対応する各受光素子アレイ対応領域の幅方向で
の最大変位量よりはやや太きく形成されている。

同、本実施例では焦点板（２）上に各受光素子アレイへ
の光束を制限する遮光部材（２１）を設けているだめ、
接眼レンズ（５）を通して撮影者が被写体像を観察する
際には、この遮光部材（２１）をも見ることができ、こ
の遮光部材により焦点検出を行なう被写体領域を確認す
ることができる。この場合、遮光部材（２１）の形成す
る開口が焦点検出用の受光領域を決定しているため、撮
影者がファインダー内でこの遮光部によりいわゆる測距
領域を極めて正確に確認することが可能である。そして
、遮光部の内周（２１ｂ）と外周（２１Ｃ）との間隔を
ファインダー視野内でほぼ刻線とみなせる程度に構成す
れば、（１１） 被写体像をあまり遮ぎることなく測距領域の確認ができ
ると共に、本発明による測距精度すなわち焦点検出精度
の向上を図ることができる。すなわち、この場合辿光部
材としての刻線は非常に合致度の高い測距ゾーン表示マ
ークとしての役割を兼ねるのである。

−ｉ！り、本実施例では焦点板（２）ｌの遮光部材（２
１）により受光素子アレイへの光束を制限する構成とし
たが、これの代りにビームスプリッタ−（７）中の半透
過面（７ａ）の大きさにより受光素子アレイへ達する光
束を制限することが可能である。すなわち、第４図に示
した上記実施例において、ビームスプリッタ−（７）の
斜設された半透過面（７ａ）の幅を小さくシ、ここで反
射され各受光素子アレイへ導かれる光束がその幅方向に
おいて各受光索子アレイの幅よりも小さくなるように構
成することができる。この場合には、ビームスプリンタ
ー（７）の半透過面が上述した実施例の開口部としての
機能を有し、他の全透過面が遮光部としての機能を有し
、ビームスプリッタ−（７）自体が光束制限部材と１で
（１２） の機能を有する。そして、半透過面によりファインダー
視野内で焦点検出系へ光束が反射される領域がやや暗く
なって観察されるため、実質的な測距範囲の表示も可能
である。同、ビームスプリッタ−中の半透過面により、
反射光をファインダー系へ導き、透過光により焦点検出
を行うことも可能である。

上記の説明では遮光部材が被写体像の位置又はこの近傍
に配置された構成であったが、本発明ではこれに限らず
、例えば第７図の概略側面図に示すごとく、撮影レンズ
（Ｌ、）の焦点面（■、）からかなり離れた位置に遮光
部材（８）を配置することも可能である。第７図におい
て、焦点面（■、）の前方に第１受光素子アレイ（Ｄ、
）が、また後方に第２受光素子アレイ（Ｄ、）がそれぞ
れ配置され、これらの受光素子上での被写体像のコント
ラストを光電的に比較することにより焦点検出がなされ
る。ここで第１、第２受光素子アレイ（Ｄ、）　（Ｄ、
）はその長手方向（アレイ方向）が紙面に垂直であり、
これらの受光素子アレイと撮影レンズ（Ｌ、）との間に
遮光部材１ｑ１ （Ｓ）が配置されており、遮光部材（Ｓ）の開口部（Ｓ
ａ）は第１図Ｃに示したのと同様の矩形開口であり、矩
形開口の長手方向も紙面に垂直である。この遮光部材（
Ｓ）の位置において、遮光部材（Ｓ）が無い場合に第１
受光素子アレイ（Ｄ、）及び第２受光素子アレイにそれ
ぞれ到達し得る光束の領域（ＩＸ）　（Ｄ、’）と矩形
開口の関係は、例えば先にも示した第２図のごとく矩形
開口（８ａ）が受光素子アレイ上に投影された像の幅及
び長さが各受光素子アレイのそれらより小さくなってい
る。このため、遮光部材（Ｓ）により各受光素子アレイ
へ達する光束は全く共通であり、各受光素子アレイに設
置誤差があっても被写体中のほぼ等しい領域からの光束
のみにより焦点検出がなされ、より精度の高い焦点検出
が可能である。

この場合にも遮光部材により受光素子アレイの幅方向及
び長手方向の両方向において共通光束のみ通過すること
が最も望ましいが、実質的には受光素子プレイの幅方向
のみの光束を制限することによって焦点検出の精度を向
上させることが可能である。

（１４） 第８図は、第７図に示した焦点検出光学系を一眼レフカ
メラに応用した実施例の概略断面図である。ここで第４
図に示した実施例と同等の機能を有する部材には同一の
番号を符した。焦点板（２）上の被写体像がペンタダハ
プリズム（４）を通して撮影者によって観察される一方
、クイックリターンミラー（１）の中央部には部分的に
光束を透過する領域が形成されており、この領域を透過
する光束により焦点検出がなされる。クイックリターン
ミラー（１）の後方に斜設されたサブミラー（１４）に
より反射された光束は、光束分割プリズム（１５）に入
射し、斜設された光束分割面（１５ａ）により透過光束
と反射光束とに分離された後、透過光束は第１受光部材
（１６）に達し、反射光束は斜設された反射面（１５ｂ
）で再び反射された後、第２受光部材（１７）に達する
。

第１、第２受光部材はそれぞれ紙面に垂直方向に伸びる
受光素子アレイを有しており、これからの出力信号の比
較によりいわゆるコントラスト法による焦点検出が行な
われる。ここで、光束分銅プリズム（１５）の入射面上
に矩形開口（１８ａ）を有する（１５） 遮光部材（１８）が設けられている。この遮光部材の矩
形開口（１８ａ）の長手方向は各受光素子アレイの長手
方向に平行であり、矩形開口け８ａ）の幅によって各受
光素子アレイの幅方向での光束を制限しており、第１及
び第２受光素子アレイ上には幅方向において共通の光束
のみが到達するように構成されている。従って、理想焦
点面の前方に位置する第１受光部材と理想焦点面の後方
に位置する第２受光部材との両者からの出力信号により
、この場合にも高精度の焦点検出が可能となる。

荷、」二記実施例では受光素子アレイを２個のみ配置す
る構成であったが、例えば焦点面上にさらに１個の受光
素子アレイを配置することが可能であることはいうまで
もない。

以上のごとく本発明によれば、複数の受光素子アレイに
それぞれある程度の設置誤差がある場合にも、各受光素
子アレイの受光光束が少なくともその幅方向では共通の
光束であるため、各受光素子アレイからの出力信号の比
較により極めて高精度の焦点検出が可能となる。しかも
、各受、光素子（１６） アレイの設置に際しては、過度に厳密さを必要としなく
なるため製造が容易となり、大量生産の際には極めて有
利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明図であり、第１図Ａは概略平面図
、第１図Ｂはその概略側面図、第１図Ｃは絞り部材の平
面図、第２図は本発明を説明する平面図、第３図Ａ及び
Ｂは従来の場合の説明図、第４図は本発明による一実施
例の概略斜視図、第５図は焦点板の平面図、第６図は本
実施例の説明図、第７図は本発明の別の実施例の説明図
、第８図は本発明による他の実施例の概略側面図である
。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｌ、・・・・・・撮影レンズ、Ｌｌ、Ｌｌ・・・・・・
結像レンズ８、２１．１８・・・・・・遮光部材、Ｄ、
、Ｄ、・・・・・・受光素子アレイＳａ、　２１ａ、　
１８ａ−矩形開口、１２、１３．１６．１７・・・・・
・受光部材出願人　日本光学工業株式会社 代理人　渡辺隆男 −Ｎ　　　　　　　　　　　−Ｎ ＣＩ　　　ＣＩ　　　　　　　　　　ＣＬ　　Ｏ−Ｎ　
　　　　　　　　−Ｎ　　　　　　　　　−ｆ’、１０
　（３Ｃ１１ｌ　　Ｏｃ１０ 尤５図 才６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対物レンズからの光束を少なくとも２つに分割し、各分
   割光束をそれぞれ所定の位置で受光する少なくとも２つ
   の受光素子アレイを有し、該受光素子アレイからの出力
   信号の比較により焦点検出を行なう焦点検出装置におい
   て、 該分割光束の共通光路中に該受光素子アレイへの光束を
   制限する光束制限部材を配置し、該光束制限部材による
   前記受光素子アレイ上での光束制限領域の間隔が該受光
   素子アレイの受光領域幅より小さい構成としたことを特
   徴とする焦点検出装置。